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1、1.1电气工程在国民经济中的地位电气工程是与电能生产和应用相关的技术,同时它也是工程教育体系中的一个学科。在我国高等学校的本科专业目录中,电气工程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程与自动化。电气工程的理论基础是电气科学。电气科学与电气工程所涉及的领域十分宽广,研究的内容十分丰富,国家自然科学基金委员会划分的电气科学与工程的领域和子领域见表1-1。电能是最清洁的能源,而且易于远距离传输和控制,所以已经成为人类现代社会最主要的能源形式。电作为一种特殊的能量存在形态,在物质、能量、信息的相互转化过程以及能量的相互转化中起着重要的作用。由于电(或磁、电磁)本身具有极
2、强的可控性,大多数的能量转换过程都以电(或磁、电磁)作为中间能量形态进行调控,信息表达的交换也越来越多地采用电(或磁)这种特殊介质来实施,因此,当代高新技术都与电能密切相关,并依赖于电能：1.4电气工程的理论基础电气工程学科除具有其各分支学科的专业理论外,还具有本学科的共性基础理论(电路理论、电磁场理论、电磁计量理论等,它与基础科学(如物理、数学等)的相应分支具有密切的联系,但又具有明显的差别。因为基础科学的主要任务是认识客观世界的本质及其内在规律,而技术科学的目的则在于改造客观世界以达到人们的预定要求。在分析与计算电路时,通常这样规定电流、电压和电动势的方向:电
3、流的方向规定为正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向电压的方向规定为由高电位端指向低电位瑞,即为电位降低的方向;电源电动势的方向规定为在电源内部内低电位端指向高电位端,即为电位升高的方向。上述规定的方向,通常作为它们的实际方向。二、欧姆定律欧姆定律在物理课中早就学过,它是电路的基本定律之一,但在电路理论中处理这个定律时并不是简单重复过去所讲的内容,而是通过它进一步加深对电压、电流正方向的理解。要注意两点：第一,应用欧姆定律列式子时,首先要在电路图上标出电流、电压或电动势的正方向,当电压和电流的正方向选得相反时,表达式须带负号;第二,在正方向选定之后,电压和电流本身
4、有正值或负值。所以这里有两套正、负号。如图1-22与图1-23所示。三、基尔霍夫定律（1）基尔霍夫电流定律,∑I=0反映了汇合到电路中任一结点的各支路电流间相互制约的关系。其实质是电流连续性。即在任何一个无限小的时间间隔内,流向结点的电荷必然等于流出的电荷,在结点上不能聚集电荷。(2)基尔霍夫电压定律,∑U=0反映了一个回路中各段电压间相互制约的关系,其实质是电位单值性原理,即在任一瞬时,从回路中任意一点出发,沿回路绕行一周,电位升之和必然等于电位降之和,回到出发点时,该点的电位不会发生变化。2.1.1电机的作用电机是以电磁感应现象为基础实现机械能与电能之间的转换
5、以及变换电能的机械，包括旋转电机和变压器两大类。旋转电机是机电能量转换装置,主要用作发电机,把机械能转变成电能;或作为电动机,把电能转变成机械能。有的电机还用作调相机,用于改善电网的功率因数。此外,还有微特电机,广泛应用于自动控制系统中。变压器是各部件间无相对运动的电能变换装置,广泛应用于电能传输,电压、电流、阻抗的变换和电路隔离。电机的主要作用表现在三个方面：1.电能的生产、传输和分配在发电厂中,发电机由汽轮机、燃气轮机、柴油机或水轮机带动。发电机将燃料燃烧、原子核裂变的能量或水的位能转化为机械动能传给发电机,在发电机中转换成电能,然后用变压器升高电压,通过输电
6、线把电能送到用电地区,再经变压器降低电压,供用户使用。2.驱动各种生产机械和装备在工农业、交通运输、国防等部门和生活设施中,极为广泛地应用各种电动机来驱动生产机械、设备和器具。例如,机床驱动、电力排灌、农副产品加工、矿石采掘和输送、电车和电力机车的牵引、抽水、鼓风、起吊、轧钢、造纸、医疗设备及家用电器的运行等一般都采用电动机来拖动。3.作为各种控制系统和自动化、智能化装置的重要元件随着工农业和国防设施自动化水平的日益提高,出现了多种多样的控制电机,它们在控制系统、自动化和智能化装置(例如电子计算机和机器人)中分别作为执行、检测、放大和解算元件。这类电机一般功率较小
7、,但品种繁多、用途各异,例如,电梯的自动选层与显示,阀门遥控,火炮和雷达的自动定位,飞行器的发射和姿态的控制,机床加工的自动控制和显示,以及计算机外围设备、各种自动记录仪表、音像录放设备、医疗器械和现代家用电器设备等的运行控制、检测或者记录显示。2.2.1电机的分类电机是进行机电能量转换或信号转换的电磁机械装置的总称。按照不同的角度,电机有不同的分类方法：按照所应用的电流种类,电机可以分为直流电机和交流电机。按照在应用中的功能来分,电机可以分为下列各类。1)将机械功率转换为电功率—发电机。2)将电功率转换为机械功率—电动机。3)将电功率转换为另一种形式的电功率,又
8、可分为:①
